专利名称：光控自动电焊面罩的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种焊接用防护面罩。
传统的电焊面罩是由红钢纸面罩和护目镜组成。这种电焊面罩遮光片黑度过大，无自动调光变色功能，使用极不方便。在使用传统面罩时，必须在焊条定位再遮上目镜引弧，操作者往往为了准确定位，先引弧再遮上面罩，因此，眼睛受到紫外线、红外线的严重灼伤，造成“电光眼”职业病。而且，在焊接时还得经常停焊打开护目镜以观察焊缝质量或后续焊缝去向。这样，频繁地启用护目镜，不仅影响焊缝质量，也影响劳动生产率。近十多年来，国内外对电焊面罩也作了不少改进，例如，从形式上有手持式、帽式和头盔式；从材料上由红钢纸改为塑料，减轻了重量；护目镜则改进更多，有在面罩上附加机电装置，在焊接时目镜翻上，不焊时则目镜落下，如中国专利87214045，86206681，但这种面罩因附加了机电装置，重量太大；也有用镀膜片取代色片，通过光电控制变色片，达到自动变光，以防红外线和紫外线，但目前的镀膜层对红外线和紫外线的吸收不理想，未能达到国家规定的标准。最新的一种是采用液晶光阀自动变光，目前主要问题是可见光透过率在5％以上，达不到规定的要求，要靠加上UR、IF的滤波器再吸收一部分可见光才能达到遮光号要求。其次，目前液晶电控的响应时间较长，故红外线和紫外线的透过超过了国家的规定。
本实用新型的目的是要提供一种光控自动变色的电焊面罩。这种面罩克服了上述缺点，其技术指标达到了国家标准GB3609.1－83、GB3609.2－83和GB3609.3－83的规定。
本实用新型由面罩壳1、护目镜2和控制电路3组成，见图1。
面罩壳1采用塑料制成，有手持式和头盔式二种，适用各种头型尺寸的操作者手持式或戴用。它用耐高温、耐燃的新型塑胶一次注塑成型。它的重量轻，也完全消除了传统红钢纸面罩的漏光问题。
护目镜2由液晶片22，双防滤色片23、24，保护玻璃片21、25组成，见图2。
液晶光阀有常闭式和常开式二种。以常闭式光阀为例，当液晶片22加上特定频率f、一定幅度的对称方波电压时，液晶光阀开启，达到相应的透光度；反之，当切断液晶片所加电压时，液晶光阀关闭，达到最大的遮光度。若液晶片上所加的对称方波电压幅度在液晶片所允许的范围内变化时，液晶光阀的遮光度也将随之变化。因此，调节液晶片所加对称方波的幅度，即可实现液晶光阀的遮光度。这样，只要采用根据被测光源的照明强度使对称方波电压幅度相应变化的控制方式，即能实现液晶光阀自动调光遮光的目的。
双防滤色片23、24的作用是吸收红外线和紫外线，目前的双防滤色片对红外线及紫外线的透过率指标不能完全达到GB3609.1－83标准。本实用新型采用的双防滤色片是在原色片中渗杂稀土类金属氧化物，因此，其防红外线和紫外线的指标达到和超过国家标准GB3609.1－83。
保护片21、25由无色高平整度、高强度的玻璃制成，起到保护外界异物对液晶片的冲击作用。
控制电路3由电磁传感电路31、超前时控电路32、传感器33、电子开关34、方波发生器35和电源36组成，其方框图如图3所示。
一般的液晶片由于光电响应时间较慢，约为30～80ms，即电焊起弧引起液晶变黑约有30～80ms的滞后时间，造成“闪光”现象。为了使液晶光阀提前变黑遮光，本实用新型采用了双路控制电路，亦即在采用弧光控制电路(传感器33)感光的同时，增加了电磁传感电路31和超前时控电路32，这套电路是利用通电焊条与被焊件接触、焊条尚未起弧发光的一瞬间所产生的电磁信号，提前控制液晶片22变黑遮光，该电路的作用一直维持到弧光控制电路(传感器33)发生起控信号0.5秒后，自动退出对液晶片的控制。这种双路控制电路有0.5秒的重叠控制时间，不仅保证了系统能可靠稳定地工作，而且也有效地消除了由单一弧光控制电路控制所产生的“闪光”现象。
现对控制电路3的工作原理(见图4)进行说明电磁传感电路31由传感器311、集成电路316、电阻312、313、314、315及电容317等组成，它是一个信号放大器。传感器311是一个电磁波接收电路，见图5。
超前时控电路32是由集成电路322、326、三极管324、电阻323、325、328、329及电容器321、327组成。当电磁传感电路31送来信号至三极管324的基极时，三极管324导通，集成电路322的输入端被置于低电平，其输出端由低电平跳变成高电平，该高电平对电容器327充电，由于电容器二端的电压不能突变，因此，集成电路326的输入端亦为高电平，其输出端D为低电平，经电阻329反馈至集成电路322的输入端，使其继续保持低电平。此时电子开关34被阻断，方波发生器35停止输出，液晶片22变黑，达到遮光目的。当电容器327充电到足以使集成电路326开启时(即初始状态)，该电路由暂态回到稳态，即D点输出高电平，至此，一个由外加触发信号引起的暂态过程结束。
传感器33是由光敏三极管331、电阻332和电容器333组成。当光敏三极管331探测到电焊弧光时，集成电路326的输入端C为高电平，其输出为低电平，电子开关34关断，方波发生器35停止输出，液晶光阀22变黑遮光。由于电磁传感电路31和传感器33的信号均通过集成电路326，因此，在二者信号消失后均能获得超前时控电路32的延时，延时时间决定于电容器327和电阻328的时间常数。
电子开关34由电阻341和三极管342组成。
方波发生器35由集成电路351、355，电容器353、354和电阻352、356组成。当电子开关34接通时，E点为低电平，F点为高电平，此时，UF经电阻356向电容器354充电，使H点电位逐渐升高，当UH＝1／2UDD时，集成电路355翻转，F端为低电平；与此同时，在电容器353充电过程中，当UG＝1／2UDD时，集成电路351也翻转，使E端由原来的低跳变为高电平。此后，H点的高电平开始经电阻356向F点放电，使H点电平逐渐降低。同时E点的高电平经电阻352对电容器353充电，使G点电位逐渐升高。当H点和G点电平变化到一定值时，集成电路351、355翻转，又重新回到原来状态，如此反复循环，产生方波，供给液晶片22。由于方波发生器5由电子开关34控制，它只是在电焊时才接通，不焊时不耗电，因此，耗电很省。
电源36由电池366，开关365，稳压管361，电容器362、363和电阻364组成。它是为提高控制电路工作稳定性和延长电池寿命而设置的。其中电池366可以根据要求采用干电池、太阳能电池及硅光电池。
本实用新型由于采用了全塑壳，故重量轻。同时采用了超前时控电路，减少闪光时间，使电焊工人受闪光刺激控制在允许的范围内，达到了国家规定的标准。由于本实用新型在使用时不必上落面罩，可以提高劳动生产率，有很好的经济效益。
图1是本实用新型的总图；图2是护目镜的组装图；图3是控制电路的方框图；图4是控制电路的原理图；图5是传感器311的原理图。
实施例本实用新型的面罩1用黑色ABS塑料制造，表面用高温阻燃漆喷涂。护目镜2中的液晶片22的型号为CLS－01H。双防滤色片23、24的型号为SF－1H。
控制电路3主要器件的型号或参数如下集成电路316 运算放大器741集成电路322 或非门MC14001集成电路326 或非门MC14001集成电路351 或非门MC14001集成电路355 或非门MC14001
三极管324 硅pnp管9012光敏三极管331 3DU5三极管342 硅npn管9013稳压管361 3V电池366 五号电池二节其它元件参数均标注在图4上。
权利要求1.一种由面罩壳(1)、护目镜(2)和控制电路(3)组成的光控自动电焊面罩，其特征在于控制电路(3)采用了电磁传感电路(31)和超前控制电路(32)。
2.根据权利要求1所述的光控自动电焊面罩，其特征是所说电磁传感电路(31)中的传感器(311)是一电磁波的接收电路，其输出通过比较放大器316输出。
3.根据权利要求1所述的光控自动电焊面罩，其特征是所说的超前时控电路(32)采用二个或非门组成的单稳多谐振荡器。
4.根据权利要求1所述的光控自动电焊面罩，其特征是方波发生器(35)采用二个或非门及参数对称的相关电阻(352)(356)和电容(353)(354)组成，其电源由电子开关(34)控制。
5.根据权利要求1所述的光控自动电焊面罩，其特征是护目镜(2)由液晶片(22)、双防滤色片(23)、(24)和保护玻璃片(21)、(25)组成，其组合是液晶片(22)在中间，二例为双防滤色片(23)、(24)，最外面是保护玻璃片(21)、(25)。
专利摘要一种光控自动电焊面罩，由面罩壳，护目镜和控制电路组成。它利用电焊条和被焊件接触一瞬间发生电磁传感信号，超前触发控制电路使液晶片变黑，补偿了液晶响应滞后时间，大大减少了电焊时的“闪光”时间，保护了操作者的眼睛，由于电焊时自动变光，大大提高了劳动生产率，它的面罩壳用塑料制成，重量较轻，可以做成手持式，帽式和头盔式，作为电焊防护面具。
文档编号G02F1/133GK2108536SQ91232458
公开日1992年7月1日 申请日期1991年12月16日 优先权日1991年12月16日
发明者蔡绪忠 申请人:杭州三新机电研究所